2章　ボイラー・圧力容器の耐震設計

2．1　設計手法

耐震設計法は，ボイラー・圧力容器の各部位に応じて，耐震強度の検討及び耐震設計

チェックポイントの検討を行う。

2．1．1　耐震強度の検討

ボイラー・圧力容器の据付け及び支持部を主対象として，設計用震度鳥値を修正して

用いる修正震度法による耐震強度計算を実施する。

2．1．2　耐震設計チェックポイントの検討

ボイラー・圧力容器本体，接続配管，附属設備等，上記2．1．1以外の部位を対象に，

耐震措置を施すため，耐震設計上注意すべき事項のチェックを実施する。

【解　説】

（1）耐震強度の検討のための計算方法は，静的震度法その他があるが，ここでは，ボイ

ラー・圧力容器の一次固有周期に基づく応答倍率を考慮して，設計用震度丘値を修正し

て用いる修正震度法によることとする。検討部位は，アンカボルト，台盤，架台，耐

震ストッパ，レグ及びラグとする。

（2）耐震設計チェックポイントの検討は，設計する際の便宜を考慮して，リストアップ

した耐震性向上策の検討項目チェックによることとする。チェックポイントの部位は，

ボイラー及び圧力容器の本体，配管，バルブ及びダクト，地盤及び基礎，タンク類，

回転機械類，煙突及び煙道，電気計装類等である。

（3）より厳密な耐震設計法として，ボイラー・圧力容器の構造を詳細に解析するモード解

析法，時刻歴応答解析法等の動的解析法を用いてもよい。また，解析とは別に，ボイ

ラー・圧力容器の実物大試験又は縮尺モデル実験により耐震性を確認しても差し支え

ない。

（4）ボイラー・圧力容器の耐震設計は，原則として次の手順で行う。

（a）耐震強度の検討

①　ボイラー・圧力容器の仕様及び耐震設計上必要な諸元の確認を行う。

②　ボイラー・圧力容器の重要度を考慮し，重要度別に分類する。

③　ボイラー・圧力容器の一次固有周期を求める。

④　固有周期から応答倍率を求め，設計用地震力を決定する。

⑤　据付け及び支持部に対する各部位の応力を算定する。

⑥　据付け及び支持部の構造を決定する。

（b）耐震設計チェックポイントの検討

①　据付け及び支持部以外の部位について，チェックポイントを検討する。

ー6－

②　ボイラー・圧力容器本体，附属設備等の耐震性を確認する。

③　ボイラー・圧力容器の設備全体を含めた耐震性能を確認する。

（5）最近の耐震設計を行う上での設計用地震動は，レベル1地震動（構造物の供用期間

中に発生する確率の高い地震動）とレベル2地震動（構造物の供用期間中に発生する

確率の低い直下型地震等による高レベルの地震動）に分けて，それぞれ，レベル1地

震動に対しては，今まで通りの弾性設計を基本とし，レベル2地震動では弾塑性設計

も認めた方法で構造物の耐震性能を検討する方向となってきている。

また，最新の技術を適用した免震・制振構造等，地震力の低減が図られた構造物に

あっては，規定に拘わらず，耐震性能を保有していることを確認することによって替

えることができる。

2．2耐震強度の検討

2．2．1設計用震度

（1）設計用水平震度（転）

設計用水平震度（転）は次式によって求める。この場合，0．2を下回るときは，こ

れを0．2とする。

毎＝0．3・1・Z・∬1・範…………………‥‥……………・（2．1）

ここに，1：ボイラー・圧力容器の重要度係数

Z：地域係数

片1：建物の床応答倍率

屯：ボイラー・圧力容器の応答倍率

【解　説】

耐震設計を行うときに最も基本となるのは，建物及び装置の基礎に直接影響する地表

面地震入力である。

この地震入力は，一般的に，基盤入力加速度を150ガル（cm／S2）とし，表層地盤へは，

地盤の性質により，1．4～2．0倍の倍率で増幅されるものとしている。

ここでは，この倍率を2．0倍とし，入力加速度を重力加速度980ガル（cm／S2）で割っ

た地動入力係数を0．3と定めた。

－7－

（2）設計用鉛直震度くれ）

設計用鉛直震度（も）は次式によって求める。この場合，0．1を下回るときには，こ

れを0．1とする。

ん＝0．15小Z・∬1・ち…………………………………・（2・2）

ここに，1：ボイラー・圧力容器の重要度係数

Z：地域係数

gl：建物の床応答倍率

範：ボイラー・圧力容器の応答倍率

【解　説】

鉛直震度は水平震度の1／2とする。

（3） 重要度係数 り ）

重要度係数 は，ボイ ラー ・圧 力容器 の重要性 ，容量 ，ガスの性 質等に よって決 める。

す なわち，保 安用，病院 等に設 置 され る保安用 ボイ ラー ・圧力容器等 で，地震時 にも停

止で きないボイ ラー ・圧 力容器 及び容量の大 きいボイ ラー ・圧力 容器等 を 1．0 とし，そ

の他 のボイ ラー ・圧 力容器 に対 して は，容量 に よって 0．5～ 1．0 の範囲で決 める。

【解　説】

ボイラー並びに飽和水や温水を扱う圧力容器にあっては解説表2．1を参考にして重要

度係数（J）を決める。

解説表2．1重要度係数（1）

設 備 の 重 要 度 適　　　　 用 1 の 数 値

I 。保 安 用 ボ イ ラ ー 及 び

P r ≧ 10 01．0

I 10 ≦ P F ＜ 10 0 0．8

Ⅱ 1 ≦ P F ＜ 10 0 ．6 5

IⅡ P r ＜ 1 0 ．5

（注）1．P，Fは，次のとおりとする。

P：圧力（MPa），　　㌢：全内容量（m3）

2．圧力容器のうち，毒性ガス・可燃性ガス等を保有する場合は，それ

ぞれの特性を考慮し，圧力・容量の点で上記分類によらない場合もあ

ー8－

るが，重要度係数の数値は0．5～1．0の範囲で別途決める。

表 2．1 地　 域　 区　 分

地　　 域　　 区　　 分 Zの数値

特A 千葉県 全域全域

1．0埼玉県東京都 小笠原村を除く全域神奈川県 全域山梨県

長野県

甲府市，富士吉田市，塩山市，都留市，山梨市，大月市，韮崎市，東山梨郡 （春日居町，牧丘町，勝沼町及び大和村の区域に限る。），東八代郡，西八代郡，南巨摩郡，中巨摩郡，北巨摩郡 （双葉町，明野村，白州町及び武川村の区域に限る。），南都留郡及び北都留郡 （上野原町の区域に限る。）飯田市，伊那市，駒ヶ根市，上伊那郡 （飯島町，中川村及び宮田村の区域に限る。）及び下伊那郡 （鼎町，松川町，高森町，阿南町，上郷町，阿智村，

岐阜県下条村，天竜村，泰阜村，喬木村，豊丘村及び南信濃村の区域に限る。）中津川市全域静岡県

愛知県 全域三重県 全域

A 特A ，B 及びC 地区に掲げる地域以外の地域 0．8B 北海道

青森県

秋田県

札幌市，函館市，小樽市，室蘭市，北見市，夕張市，岩見沢市，網走市， 0．6苫小牧市，美唄市，芹別市，江別市，赤平市，三笠市，千歳市，滝川市，砂川市，歌志内市，深川市，富良野市，登別市，恵庭市，伊達市，札幌郡，石狩郡，厚田郡，浜益郡，松前郡，上磯郡，亀田郡，茅部郡，山越郡，檜山郡，爾志郡，久遠郡，奥尻郡，瀬棚郡，島牧郡，寿都郡，磯谷郡，虻田郡，岩内郡，古宇郡，積丹郡，古平郡，余市郡，空知郡，夕張郡，樺戸郡，雨竜郡，上川郡 （東神楽町，上川町，東川町及び美瑛町の区域に限る。），勇払郡，網走郡，斜里郡，常呂郡，有珠郡及び白老郡青森市，弘前市，黒石市，五所川原市，むつ市，東津軽郡，西津軽郡，中津軽郡，南津軽郡，北津軽郡および下北郡全域

山形県 全域福島県

新潟県

会津若松市，郡山市，白河市，須賀川市，喜多方市，岩瀬郡，南会津郡，北会津郡，耶麻郡，河沼郡，大沼郡及び西白河郡全域 ．

富山県 魚津市，滑川市，黒部市及び下新川郡石川県 輪島市，珠洲市，鳳至郡及び珠洲郡鳥取県 米子市，倉吉市，境港市，東伯郡，西伯郡及び日野郡島根県 全域岡山県 全域広島県 全域徳島県 美馬郡及び三好郡香川県

愛媛県

高松市，丸亀市，坂出市，善通寺市，観音寺市，小豆郡，香川郡，綾歌郡，仲多度郡及び三豊郡

全域高知県 全域熊本県 C 地区に掲げる地域以外の地域大分県 C 地区に掲げる地域以外の地域宮崎県 全域

C 北海道

山口県

旭川市，留萌市，稚内市，紋別市，士別市，名寄市，上川郡 （鷹栖町，当 0．4麻町，比布町，愛別町，和寒町，剣淵町，朝日町，風連町及び下川町の区域に限る。），中川郡 （上川支庁），増毛郡，留萌郡，苫前郡，天塩郡，宗谷郡，枝幸郡，礼文郡，利尻郡及び紋別郡全域

福岡県 全域佐賀県 全域長崎県 全域熊本県

大分県

鹿児島県

八代市，荒尾市，水俣市，玉名市，本渡市，山鹿市，牛深市，宇土市，飽託郡，宇土郡，玉名郡，鹿本郡，芦北郡及び天草郡中津市，臼田市，豊後高田市，杵築市，宇佐市，西国東郡，東国東郡，速見郡，下毛郡及び宇佐郡名瀬市及び大島郡以外の地域

沖縄県 全域

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（5）建物の床応答倍率（∬1）

建物の床応答倍率を表す係数は次式から求める。ただし，屋外に設置されるポイラ

ー・圧力容器では，

足1＝1‥‥‥‥‥‥・ ……………（2．3）

とする。

屋内では，地　上　　階：gl＝1＋（ん－1）（ゐ／功………………‥（2．4）

1階及び地下階：者1＝1……………………………・（2．5）

ここに，〟：建物の地上高さ（m）

カ：ボイラー・圧力容器の設置される階の地上高さ（m）

」β：建物の項部における応答倍率を表す係数で，建物の一次固有周期

ち（S）から，次式を用いて求める。

雛0・6：」β＝筈‥…‥‥‥‥…

0・6≦附2：」β＝筈一粒1）2…………………・（2．7）

㍍≧1・2：」β＝岩……………………………・（2・8）

ここに，㍍：建物の一次固有周期（S）

【解　説】

建物の一次固有周期窺（S）は，実測による方法や起振機による共振などで算定する

方法があるが，簡単には次の式によって求めてもよい。

㍍＝（0．02＋0．01α）〟‥‥…‥

ただし，㍍＜0．2のとき，㍍＝0．2とする。

ここにαは，建物のうち，鉄骨造の構造部分によって柱及びはりの大部分が構成され

ている階（地階を除く）の高さの合計の〟に対する比を示す。

地上階のすべてが鉄骨造の場合はα＝1，地上階のすべてが鉄筋コンクリート造又は鉄

骨鉄筋コンクリート迄の場合はα＝0である。

このほか，花及び4βの簡易計算図表を解説図2．1に示す。

ー11－

0　10　20　30　40　50　60　　　0　　1　　2　　310／3

建物地上高ガ（m）

0　　2　4　　6　　8　10　12　14　16　18

建物地上階数Ⅳ

（階高3．5mの場合）

く算出式〉

指＝（0．02＋0．01α）〝

（花＜0．2のとき，花＝0．2とする）

」β＝

10

3

10　　2

3　　3

3．2

㍍

：7這＜0．6

：0．6≦花＜1．2

：1．2≦指

＼／　．．　．．

号花〃

記く

建物の一次固有周期（S）建物の地上高（m）

α：建物のうち鉄骨造の構造部分によって柱及びはりの大部分が構成される階（地階を除く）の高さの合計のガに対

する比α＝1：すべてS造

α＝0：すべてRC造，SRC造4月：建物頂部における応答倍率を表す係数

S造：鉄骨造RC造：鉄筋コンクリート造

SRC造：鉄骨鉄筋コンクリート造

解説図2．17も及び」βの値の簡易計算図表

ー12－

（6）ボイラー・圧力容器の応答倍率（屯）

建物内及び屋外に設置されたボイラー・圧力容器の応答倍率は，ボイラー・圧力容器

の一次固有振動数に応じ，表2．2から求める。ただし，ボイラー・圧力容器の一次固有

振動数が分からない場合又は測定を省略する場合は屯＝2とする。

表2．2　ボイラー・圧力容器の応答倍率（範）

設 置 場 所ボ イ ラー ・圧 力 容 器 の 一 次 固 有 振 動 数

み ＞15 H z 1 5 H z ≧ み

屋　　 外 ち ＝ 1 ち ＝1～ 2 と し，地 盤 の 状 況 に応 じて 定 め る。

建　 物　 内 ち ＝ 1 図 2．2 に よる （た だ し，X l ・屯 ≧2 とす る）。

ここに，ふ：ボイラー・圧力容器の一次固有振動数（Hz）

み：’建物の一次固有振動数＝1／㍍

み：ボイラー・圧力容器の一次固有振動数

図2．2　振動数比み仏に対する範の値

－13－